Волновая энергетическая установка

 

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (в) RU (») 2ОО3829 СХ (51) F ОЗ В 13/И (21) 4862610/29 (22) 27.08.90 (48) 30.1193 Бюл. Мя 43-44 (76) Борусенко Владимир Васильевич (54) ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

{57) Использование: гидроэнергетика, в частности преобразование энергии ветровых волн в электроэнергию. Сущность изобретения: установка, размещенная в водоеме, содержит опору и кинематически связанное с ней с возможностью подъема волноприемное устройство с поплавком, корпусом и электрогенератором, соединенным с турбинными колесами, рабочие лопасти которых выполнены крыловидной формы и закреплены с возможностью поворота и автономной работы при этом опора снабжена механизмом разворота вопноприемного устройства, турбинные колеса охватывают поплавок и установлены коаксиально друг другу, а каждая из лопастей закреплена в колесе посредством концевых выступов, flpweM floRlBBQK установлен с возможностью вертикального перемещения относительно турбинных колес и снабжен механизмом подъема и опускани связанным с корпусом. зпф-лы, 8 ил.

2003829

Изобретение относится к области гидромашиностроения.

Известна волновая энергетическая установка, содержащая плавучий корпус, концентрично расположенные наружный и внутренний валы, соединенные с электporeнерэтором и имеющие возможность противоположного вращения, первое колесо, имеющее радиальные спицы, которые прикреплены к внешнему валу, и второе колесо, спицы которого прикреплены к внутреннему валу, а лопасти устанавливаются íà определенный угол угловым механизмом с помощью датчиков. Каждое колесо снабжено периферийным кольцевым маховиком, установленным в кожухе. Лопасти в поворотах ограничены упорами и имеют крыловидную форму. Вэпы с электрогенератором соединены шарнирйо, К недостаткам данной установки относится то, что лопасти закреплены на спицах, на этих же спицах крепятся периферийный кольцевой маховик и кольцевой охватывающий кожух. Все это снижает амплитуду колебания и по мере удаления от вала она уменьшается, т.к. спицы прогибаются.

Известна также волновая энергетическая установка. принятая в качестве прототипа, содержащая опору. кинематически связанное с ней с возможностью подъема волноприемное устройство с поплавком, корпусом и электрогенератором, соединенным с турбинными колесами, рабочие ëîïàсти которых выполнены крыловидной формы и закреплены с возможностью поворота и автономной раЬоты.

Недостатком данной установки являются невысокие КПД и мощность, что связано с расположением турбинных колес.

Целью изобретения. является повышение мощности и КПД волновой энергетической установки.

Поставленная цель достигается тем, что в волновой энергетической установке, содержащей корпус, размещенное в нем рабочее колесо с лопастями, поплавок, генератор, механизм подьема и разворота, лопасти рабочего колеса имеют крыловидную форму, закреплены с двух концов и установлены радиально несколькими рядами с воэможностью автономной работы каждой лопасти. При этом лопасти могут быть выполнены как эластичными, так и жесткими, которые отклоняются до упора под воздействием внешних сип и возвращаются в исходное положение под действием пружин, В центре рабочего колеса имеется регупируемblé поплавок с механизмом подъема и опускания, позволяющим удерживать лопасти рабочего колеса на оптимальной глубине, Кроме того, для удобства эксплуатации предусмотрен механизм подьемэ и разворота установки, который позволяет периодически поднимать ее для осмотра и ремонта.

Нэ фиг.1 изображена волновая энергетическая установка, 10 где 1 — нижние ободы рабочего колеса, количество которых зависит, от числа рядов плюс единица, 2 — лопасти рабочего колеса, 3 — верхние ободы рабочего колеса;

4 — подкосы, соединяющие нижние и верхние ободы рабочего колеса;

5 — корпус рабочего колеса;

6- подкосы, соединяющие верхние ободы рабочего колеса с нижним корпусом;

7 — нижний корпус волновой энергетической установки;

8 — подшипники;

9 — опорное кольцо;

10 — ведущая шестерня рабочего колеса;

11 — шестерня генератора;

12 — кожух, закрывающий сцепление шестерни колеса и генератора;

13 — вап, передающий вращение генератору;

14 — нижний опорный кронштейн вала;

15 — верхний кронштейн вала;

16 — муфта. передающая вращение от вала к генератору;

17 — генератор;

35 .18 — верхний корпус волновой энергетической установки;

19 — поплавок;

20 — крышка нижнего корпуса волновой энергетической установки;

40 21 — электродвигатель подъема и опускания поплавка;

22- редуктор механизма подъема и опускания;

23 — ведущая шестерня механизма

45 подъема и опускания поплавка;

24 — шестерни валов подъема и опускания поплавка:

25 — валы механизма подъема и опускания поплавка:

26. — корпус механизма подъема и опускания поплавка:

27 — верхняя крышка корпуса волновой энергетической установки;

28 — силовые узлы волновой энергетиче55 ской установки;

29- фермы подъема волновой энергетической установки, На фиг.2 — механизм подъема и разворота волновой энергетической установки, 2003829

50 где 30 — палуба платформы. корабля или эстакада;

31 — основание механизма подъема и разворота;

32 — гидроагрегаты (насос, бачок и др.);

33 — пульт управления подьемом и разворотом волновой энергетической установки;

34 — гидравлический цилиндр разворота;

35 — силовой узел разворота;

36 — каркас рамы разворота;

37-узлы подвески рамы разворота;

38 — гидравлические шланги;

39 — цилиндр подъема волновой энергетической установки;

40 — наконечник штока цилиндра подьема волновой энергетической установки;

41 — ось крепления цилиндра подьема к ферме;

42 — узлы крепления цилиндра подъема, 43 — электрической кабель;

44 — ограждение.

На фиг.3 — вид по стрелке А на фиг.2, где 45 — верхний замок рамы разворота;

46 — проушина замка рамы разворота; .47- кронштейн фермы подъема.

На фиг.4 — сечение Б-Б на фиг,1.

На фиг.5- сечение B-B на фиг.1.

На фиг.6 — вид по стрелке Г на фиг.4 (два варианта лопастей, вариант 1 — жесткая лопасть, вариант И вЂ” лопасть из эластичного материала), где 48 — рычаг лопасти;

49 — регулируемый упор;

50 — пружина возврата рычага лопасти в исходное положение;

51 — фланец крепления лопасти к ободам рабочего колеса.

На фиг;7 — два варианта лопастей (согласно фиг,6), где 52 — ось лопасти;

53 — фланец крепления лопасти к ободу рабочего колеса.

На фиг.8 — пример размещения волновых энергетических установок на платформе. где 54 — швартовачные узлы фермы;

55 - швартовочные узлы рабочего колеса.

Волновая энергетическая установка работает следующим образом. Нижняя часть рабочего колеса (ободы 1, между которыми находятся лопасти 2) погружена в воду. При волнении рабочее колесо совершает колебательные движения и воздействует на лопасти, которые преобразуют колебательныв движения во вращательное и передают зто движение верхним ободам 3 через подкосы

4, е далее черед оодкоо р 6 ле редеют ереще5

40 ние корпусу 5 рабочего колеса, Рабочее колесо соединено с нижним корпусом 7 волновой энергетической установки с помощью подшипников 8 и опорного кольца 0. Ведущая шестерня 10 рабочего колеса передает вращательное движение шестерне 11 генератора. Зацепление этих шестерен защищено кожухом 12, Шестерня генератора передает вращение валу 13 генератора, который закреплен на кронштейнах 14 и 15.

Вал через муфту 16 передает вращение генератору 17. Весь этот механизм находится в верхнем корпусе 18 волнОвой энергетической установки.

В зависимости от величины волн уровень погружения лопастей меняется, Глубина погружения лопастей рабочего колеса регулируется подьемом или опусканием поплавка 19. Электродвигатель 21 через редуктор 22 вращает ведущую шестерню 23 и через шестерни 24 валов корпус 26 механизма подъема поплавка по валам 25 поднимает или опускает поплавок.

Предварительное погружение лопастей определяется по окраске рабочего колеса (подводная часть окрашивается в другой цвет), а далее оптимальный вариант выбирается по датчику числа оборотов рабочего колеса. Импульсный подъем или опускание поплавка прекра цается при достижении наибольшего числа оборотов при данном уровне волнения.

Волновая энергетическая установка удерживается в вертикальном положении благодаря спаренным фермам 29 и узлам их крепления 28 и 42.

Механизм подъема и разворота волное0А энергетической установки (фиг,2) необходим для удобства обслуживания.

Основание 31 закрепляется на палубе платформы, судна или эстакаде 30. С помощью гидравлической системы (гидронасос 32, пульт управления 33, гидрошланги 38, цилиндр подьема 39 волновой энергетической установки) энергетическая установка поднимается, Благодаря особой конструкции наконечника 40 штока цилиндра подьема с длинным пазом и свободно перемещающейся по пазу оси 41 волновая энергетическая установка может находиться на плаву и совершать колебательные движения вверх и вниз.

Каждая лопасть может работать самостоятельно в зависимости от приложения силы и направления потока воды, Движение воды в открытом море осуществляется по круговым орбитам по теории

Герснера вверх и вниз. Ввиду больших размеров рабочего колеса в различных местах на лопасти могут действовать различные на2003829 правления движения воды. При попадании поплавка во впадину волны рабочее колесо будет двигаться вниз. В это время на большую часть лопастей крайнего ряда будет действовать противоположный поток. При попадании поплавка на гребень волны рабочее колесо будет подниматься. В это время на большую часть лопастей внешнего ряда будет действовать противоположный поток воды — вниз. При этом значительно будет увеличиваться КПД установки. При движении рабочего колеса вверх лопасть в первом варианте (фиг.6, 7) отклоняется вниз, рычаг 48 лопасти, закрепленный на оси 52, упирается в упор. растягивая пружину 50, При достижении колесом верхнего или нижнего положения на лопасти не действует поток. Пружина 50 в первом варианте или эластичная лопасть во втором варианте возвращает лопасть в исходное положение, за счет этого возникают дополнительные силы, создающие вращение колеса в верхнем или нижнем положении. При втором варианте лопасть к ободам крепится жестко через ось 52 и фланец 53.

С помощью той же гидравлической системы давление поступает на замки 45 рамы разворота, открывает их, проушины 46 замков освобождаются, а поступающее в цилиндр разворота давление давит на силовой узел 35 и рама разворота на узлах подвески

37 поворачивает волновую энергетическую установку до швартовочных узлов 54, 55

Формула изобретения

1. ВОЛНОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, содержащая опору, кинематически связанное с ней с возможностью подьема вол ноя риемное устройство с поплавком. корпусом и электрогенератором, соединенным с рабочим колесом, ра бочив лопасти которого выполнены крыловидной формы и закреплены с возможностью поворота и автономной работы, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД и мощности установки, фермы и рабочего колеса, опуская установку на эти узлы.

Для уменьшения воздействия крутящего момента установки могут быть соединены

5 попарно и работать с противоположным вращением рабочего колеса (фиг.8).

Изобретение позволит испольэовать волны озер, морей и океанов для выработки дешевой электроэнергии, чистой в экологи10 ческом отношении, Кроме тога, получаемая дешевая электроэнергия может быть использована для электролиза воды и получения водорода как на берегу, так и на специальных судах и

15 платформах.

Несколько пар таких установок могут быть помещены на специальном судне, ко, торов может выходить в районы наибольшего волнения и, поддерживая самый

20 минимальный ход для удержания судна по ветру, получать дешевую электроэнергию, а также электролизом получать водород, накапливать его в емкостях для доставки на берег или перекачивать на суда-газовозы.

25 Таким же способом можно получать электроэнергию на платформах. установленных на шельфах морей или на отдельных островах в океане, Этот способ получения электроэнергии

30 расширяет возможности использования волн. (56) Патент США N. 4447740, кл. F 03 В

13/12, опублик. 1984.

35 опора снабжена механизмом разворота волноприемного устройства, рабочее колесо выполнено многорядным с коаксиально расположенными рядами и охватывает поплавок, а каждая иэ лопастей закреплена в

40 колесе посредством концевых выступов.

2, Установка no n.1. отличающаяся тем, что поплавок установлен с воэможностью вертикального перемещения относительно

45 рабочего колеса и снабжен механизмом подъема и опускания, связанным с корпусом.

2003829

2003829

2003829

2003829

Составитель В.Борусенко

Редактор Н.Цалихинэ Техред M.Moðãåíòàë Корректор Л,Филь

Заказ 3316

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина. 101